Эвристическая функция. Многомерные матрицы или метод «морфологического ящика». Конструирование эвристических функций

Со стороны своего метода философия способна выполнять несколько функций по отношению к науке: эвристическую, координирующую, интегрирующую и логико-гносеологическую.

Эвристическая функция

Существо эвристической функции состоит в содействии приросту научных знаний, в том числе в создании предпосылок для научных открытий. Философский метод, применяемый в единстве с формально-логическим, обеспечивает приращение знаний, конечно, в собственно философской сфере. Результатом этого является экстенсивное и интенсивное изменение системы всеобщих категорий. Новая информация может иметь вид прогноза. Философия не содержит в себе каких-либо запретов на попытки предсказать открытия теоретико-мировоззренческого или общеметодологического характера. Возможно обнаружение новых всеобщих сторон развития, которые будут выражены в формулировании доселе неизвестных основных или неосновных законов диалектики.

Что же касается частных наук, то философский метод, будучи примененным в комплексе с другими методами, способен помогать им в решении сложных теоретических, фундаментальных проблем, «участвовать» в их предвидениях. Важное значение имеет участие философии в создании гипотез и теорий. Нет, наверное, ни одной естественнонаучной теории, формирование которой обошлось бы без использования философских представлений -- о причинности, пространстве, времени и др.

Результаты такого воздействия при внешнем знакомстве с теорией не очевидны, однако специальный анализ показывает, что содержание той или иной теории базируется на философских представлениях. Философские принципы и понятия проникают в саму ткань науки и, участвуя в генезисе научной теории, остаются в ней, функционируют как часть, как внутренний необходимый элемент самой теории. Анализ обнаруживает, например, что:

  • 1) классическая механика построена на логической схеме философского принципа причинности;
  • 2) квантовая механика базируется на общекатегориальной структуре;
  • 3) теория относительности опиралась, как на свой мировоззренческий фундамент, на философские понятия;
  • 4) эволюционная теория в биологии (Ч. Дарвина) имела своим основанием группу мировоззренческих понятий;

Следует обратить внимание на следующий момент: воздействие философии на построение отдельных теорий не интегрально, а фрагментарно, локально. «Проникающей» силой обладают лишь отдельные идеи, понятия (или их группы), отдельные философские принципы. Данное явление объясняется прежде всего наивысшим уровнем обобщенности научного знания, заключенного в научном аспекте философии в отличие от любой части науки, и его приложением не к миру в целом, а лишь к фрагментам материальной действительности и к отдельным сторонам или уровням познавательного отношения.

Философский метод способен оказывать положительное воздействие на научную работу не только отдельными своими понятиями или категориальными блоками, но и принципами. Приведем один исторический факт, связанный с применением в естествознании философского принципа -- принципа восхождения от абстрактного к конкретному (этот принцип диалектики как логики был разработан Гегелем и Марксом). До 60-х годов XIX столетия органическая химия почти не знала тех веществ, которые должны были составить основу всей ее системы; в химии не была еще обнаружена исходная «клеточка», которая позволила бы показать, как последовательно превращаются соответствующие углеводороды в более сложные органические соединения. Из-за такого пробела вся система органической химии строилась неверно; часто переходы в ней были искусственными, натянутыми, отсутствовало необходимое внутреннее единство. Овладение приемами диалектической логики, правильное применение законов и принципов диалектического мышления к органической химии дали возможность немецкому химику-органику К. Шорлеммеру установить начальный пункт образования и усложнения всех органических соединений (им оказались парафины), вскрыть объективную диалектику взаимных превращений органических веществ и на этой основе построить строго научную систему органической химии.

Рассмотрение эвристической функции философского метода (диалектики как метода) показывает, что роль философии в развитии частных наук весьма значительна, особенно в отношении формирования гипотез и теорий. Конкретная научная задача решается, конечно, конкретным же методом или комплексом таких методов. Философский же метод чаще всего действует «с тыла»: через частнонаучные методы и общенаучные понятия. Тем не менее, без мировоззренческих понятий и принципов невозможно развитие науки (другой вопрос -- каковы эти понятия и принципы, как они трактуются и каков характер их воздействия на науку).

Функции философии как науки

2.1. Эвристическая функция

Существо эвристической функции состоит в содействии приросту научных знаний, в том числе в создании предпосылок для научных открытий. Философский метод, применяемый в единстве с формально-логическим, обеспечивает приращение знаний, конечно, в собственно философской сфере. Результатом этого является экстенсивное и интенсивное изменение системы всеобщих категорий. Новая информация может иметь вид прогноза. Философия не содержит в себе каких-либо запретов на попытки предсказать открытия теоретико-мировоззренческого или общеметодологического характера. Возможно обнаружение новых всеобщих сторон развития, которые будут выражены в формулировании доселе неизвестных основных или неосновных законов диалектики.

Что же касается частных наук, то философский метод, будучи примененным в комплексе с другими методами, способен помогать им в решении сложных теоретических, фундаментальных проблем, «участвовать» в их предвидениях. Важное значение имеет участие философии в создании гипотез и теорий. Нет, наверное, ни одной естественнонаучной теории, формирование которой обошлось бы без использования философских представлений -- о причинности, пространстве, времени и др.

Общие философские понятия и принципы проникают в естествознание не только через онтологию, но также через гносеологию и регулятивные принципы частных наук. К последним в сфере физического знания относятся принципы наблюдаемости, простоты и соответствия. Как считает Э. М. Чудинов, гносеологические принципы играют важную роль не только в становлении физических теорий; после того как теория создана, они сохраняют значение регулятивов, определяющих характер ее функционирования.

Сказанное, конечно, не охватывает всех путей, направлений, по которым философия проникает в естественные науки; формы воздействия философии весьма многообразны.

Результаты такого воздействия при внешнем знакомстве с теорией не очевидны, однако специальный анализ показывает, что содержание той или иной теории базируется на философских представлениях. Философские принципы и понятия проникают в саму ткань науки и, участвуя в генезисе научной теории, остаются в ней, функционируют как часть, как внутренний необходимый элемент самой теории. Анализ обнаруживает, например, что:

1) классическая механика построена на логической схеме философского принципа причинности;

2) квантовая механика базируется на общекатегориальной структуре;

3) теория относительности опиралась, как на свой мировоззренческий фундамент, на философские понятия;

4) эволюционная теория в биологии (Ч. Дарвина) имела своим основанием группу мировоззренческих понятий;

Следует обратить внимание на следующий момент: воздействие философии на построение отдельных теорий не интегрально, а фрагментарно, локально. «Проникающей» силой обладают лишь отдельные идеи, понятия (или их группы), отдельные философские принципы. Данное явление объясняется прежде всего наивысшим уровнем обобщенности научного знания, заключенного в научном аспекте философии в отличие от любой части науки, и его приложением не к миру в целом, а лишь к фрагментам материальной действительности и к отдельным сторонам или уровням познавательного отношения.

Фрагментарность воздействия философии на формирование гипотез и теорий в частных науках имеет одним из своих следствий своеобразный характер натуралистского мировоззрения.

Рассмотрение эвристической функции философского метода (диалектики как метода) показывает, что роль философии в развитии частных наук весьма значительна, особенно в отношении формирования гипотез и теорий. Не всегда философия «на виду» и далеко не всегда она в качестве методологии на переднем крае. Конкретная научная задача решается, конечно, конкретным же методом или комплексом таких методов. Философский же метод чаще всего действует «с тыла»: через частнонаучные методы и общенаучные понятия. Тем не менее, без мировоззренческих понятий и принципов невозможно развитие науки (другой вопрос -- каковы эти понятия и принципы, как они трактуются и каков характер их воздействия на науку).

Мировоззренческая функция философии

Мировоззренческая функция философии состоит в том, что, давая людям общий, целостный взгляд на мир, философия позволяет человеку определить свое место и роль в этом мире, делает его сознательным участником этого процесса...

Предмет и функции философии

философия мировоззренческий методологический Выполнение философией своего назначения предполагает реализацию ею целого ряда взаимосвязанных функций, через которые реализуется ее назначение...

Принцип детерминизма. Основные положения и проблемы

Ещё одно отличие квантовой механики от классической физики, которое помогает понять природу принципа неопределённости, состоит в понятии мгновенного состояния физической системы...

Мировоззрение - это совокупность идей о наиболее общих закономерностях и о наиболее общих проблемах жизни . Эту совокупность идей можно называть также мировоззренческой информацией. Мировоззренческая информация отвечает на вопросы...

Роль религии в развитии общества

Культура делиться на материальную и духовную. Культуротранслирующая функция религии раскрывает отношение религии к духовной культуре...

Роль религии в развитии общества

Политика - это, во-первых, отношения между партиями, классами, национальностями, народами, государствами, и это, во-вторых, отношение отдельных людей к партиям, классам, национальностям, народам, государствам...

Роль религии в развитии общества

Положительное значение нравственной функции религии состоит в пропаганде и выработке позитивных нравственных норм. «Минус» этой функции состоит в одновременной пропаганде некоторых негативных нравственных норм...

Философия информации и сложных систем

В основе более широкого подхода к определению понятия информации лежит представление о тесной связи информации и разнообразия. Данная точка зрения является в настоящее время наиболее широко распространенной и аргументированной [А6]...

Функции философии как науки

На первом месте среди функций философии в соответствии с приоритетной значимостью проблемы человека среди всех остальных проблем философии стоит гуманистическая функция. Нет на свете, наверное, ни одного человека...

Функции философии как науки

Следующей мировоззренческой функцией философии является социально-аксиологическая функция. Она расчленяется на ряд подфункций, среди которых важнейшими являются конструктивно-ценностная, интерпретаторская и критическая подфункции...

Функции философии как науки

Одной из функций философии является культурно-воспитательная функция. Знание философии, в том числе требований к познанию, способствует формированию у человека важных качеств культурной личности: ориентации на истину, правду, доброту...

Функции философии как науки

Одна из главных задач философии -- разработка мировоззрения, соответствующего современному уровню науки, исторической практике и интеллектуальным требованиям человека...

Функции философии как науки

Координирующая функция философии. Существо этой функции состоит в координировании методов в процессе научного исследования. На первый взгляд она кажется излишней: если метод содержателен, обусловлен природой объекта...

Функции философии как науки

Термин «интеграция» (от латинского integratio -- восстановление, восполнение) означает объединение в целое каких-либо частей. Он применяется во многих науках и практике...

Функции философии как науки

Эта функция заключается в разработке самого философского метода, его нормативных принципов, а также в логико-гносеологическом обосновании тех или иных понятийных и теоретических структур научного знания. Выработка информации...

Существует такое понятие, как эвристика. Оно играет важную роль в психофизической деятельности человека. Об этом мы и поговорим в данной статье.

Эвристика (греч. εὑρίσκω — «отыскиваю», «открываю») – это отрасль знания, научная область, изучающая специфику творческой деятельности.

Другими словами эвристика представляет собой процесс, при котором человек, чтобы достичь цели или получить ответ на свой вопрос, использует «метод проб и ошибок».

По мнению психологов, посредством эвристического познания индивид может лучше понимать суть проблемы и искать пути для ее решения. По сути, человек доказывает или опровергает ту или иную информацию эмпирическим (опытным) путем.

Важно понимать, что эвристика характерна только для человека, но никак не для искусственного интеллекта. Ведь творческие решения – это своего рода «сбои», или отклонения от нормы, которые, в конечном счете, приводят к оригинальным, а порой и гениальным результатам.

История эвристики

Слово «эвристика» пришло к нам из древнегреческого языка и в буквальном смысле означает «отыскиваю», «открываю».

  1. Эвристика – это совокупность приёмов и методов, облегчающих и упрощающих решение познавательных, конструктивных, практических задач. При помощи эвристики человек способен открывать, что-то новое и необычное.
  2. Эвристикой также называют науку, которая занимается изучением творческой деятельности. В данная категория понимается, как способ обучения.

Идея заключается в том, что на выработку человеком решения влияют такие факторы как ограниченность имеющейся информации, познавательные границы разума и время.

Постепенно это учение стало активно развиваться, благодаря чему появился термин «эвристика доступности». Под этим выражением подразумеваются некоторые . То есть по сути, это оценка реальности на основании подтверждающих примеров полученных, например, из СМИ.

Допустим, по телевидению начали часто говорить о терактах, финансовых кризисах, природных катаклизмах и прочих негативных вещах. Это отрицательно скажется на тех, кто регулярно смотрит TV, вследствие чего может появиться плохой сон, повышенная тревожность и т.п.

И наоборот, если человек прочитал в газете о том, что кто-то выиграл в лотерею автомобиль, у него может сложиться ложное представление о том, что вероятность повторить подобный успех гораздо выше, чем есть на самом деле.

Из этого следует естественный вывод о том, что эвристика может быть, как полезным, так и отрицательным явлением. Кстати, так же обстоят дела и с , о котором мы уже рассказывали.

Эвристические методы

Как говорилось ранее, эвристика представляет собой метод для поиска решений. При этом важно не забывать, что это довольно молодая наука, поэтому в ней могут встречаться недостаточно четкие формулировки.

Мы не станем слишком глубоко влезать в дебри, а рассмотрим лишь самые популярные эвристические методы, которые можно употреблять на практике.

Мозговой штурм

При данном методе, решение задач происходит путем внедрения процедуры группового креативного мышления. Этот способ был открыт американским психологом А. Осборном.

По его мнению, в любом кругу людей есть индивиды, которые лучше генерируют мысли, но при этом им сложно анализировать свои идеи. И наоборот есть те, которым легко детально осмысливать то или иное чужое решение, но трудно вырабатывать его в своей голове.

Благодаря методу мозгового штурма, для решения поставленной задачи предлагается большое количество различных вариантов, как плохих, так и хороших. Затем, на базе критического подхода, все эти решения серьезно анализируются, после чего наиболее креативные и действенные воплощаются в жизнь.

Такую схему можно описать так:

отбор участников → определение проблемы → мозговой штурм → анализ материала

Несмотря на всю простоту метода, кроме призыва быть оригинальным и выйти за рамки стандартного мышления, точных методологических указаний на практике пока что нет.

Синектика

Образовался вследствие применения мозгового штурма на практике. Его создателем является профессор Д. Гордон. Суть метода заключается в том, что участники группы (синекторы) изначально проходят поэтапный отбор:

  • 1 этап – оценка знаний и опыта индивида;
  • 2 этап – творческий потенциал;
  • 3 этап – коммуникативные способности.

После того, как члены отбора прошли все этапы, они могут стать участниками синектического метода. Под этим подразумевается не высказывание идей в их законченном виде, а общая разработка того или иного варианта, на основе знаний и эмоционального опыта.

Благодаря такой коллективной работе могут родиться самые необычные креативные идеи. Отрицательной стороной такого метода является достаточно быстрое снижение продуктивности. Это связано с тем, что люди в группе привыкают друг к другу.

Многомерные матрицы или метод «морфологического ящика»

Впервые он был применен неким Бернсом, которому хотелось увеличить эффективность производства. Но усовершенствовать данный подход удалось физику из США Ф. Цвикки.

Суть метода состоит в том, что новое – это или другая комбинация известных составляющих старого, или комбинация известного с пока еще неизвестным. В этом случае речь идет не о методе проб и ошибок, а о целостном комплексе связей, которые возможно вычислить посредством матричного анализа проблематики.

Бесспорным преимуществом данного подхода к проблеме является потенциальная возможность открыть какое-нибудь новое и необычное решение.

Но в таком методе есть и очевидные недостатки: чем сложнее задача, тем больше вариантов будет представлено в матрице, из-за чего поиск оптимального решения значительно усложнится.

Инверсия

Посредством инверсии можно найти решения в оригинальных и противоположных направлениях. Основой идеи является диалектика Гегеля, когда любое явление познается с помощью использования противоположных процедур творческого мышления: логического и интуитивного, статики и динамики, анализа и синтеза.

Для применения этого эвристического метода, необходимы специализированные навыки, опыт и знания. Однако несмотря на подобные трудности, это дает возможность отыскать необычные и креативные решения.

8 практических эвристических правил

Перед вами эвристические правила, которые помогут людям, чья работа или связаны с творческой деятельностью. Многократные исследования доказывают, что эвристика является ключом к и творческого мышления.

  1. Замечайте все, что происходит вокруг

Для человека многое из того, что происходит вокруг него остается незамеченным. Очень важно научиться воспринимать внешнюю среду свежим взглядом. И тут не обойтись без деталей. Это правило является частью общепринятой теории творческого мышления.

  1. Сконцентрируйте на нескольких областях знания

Под этим правилом подразумевается одновременное изучение наследия . Это могут быть писатели, математики, живописцы, скульпторы или музыканты. Другими словами, исследовать нужно не какую-то одну область, необходимую вам в узких целях, а сразу несколько.

  1. Избегайте любой узости

Старайтесь творчески смотреть на вещи с разных сторон. Не загоняйте себя в узкие рамки, обусловленные теми или иными аргументами. Таким образом, вы сможете накопить множество информации, выделяя для себя наиболее важное.

  1. Ассоциации

Глядя на окружающие вас предметы, ищите для них необычные применения. Думаете, фантазируйте и мыслите ассоциативно.

  1. Психическая механика: движение, внимательность, нестандартность

Чтобы мыслить оригинально, нужно уметь концентрироваться на проблеме, избегая при этом шаблонных решений.

  1. Анализируйте идеи, заставляющие смеяться

  1. Идеи не абсолютны

По сути, идеи и размышления человека не могут быть верными или неверными. В отношении творчества надо проявлять гибкость и быть предрасположенными к чему-то новому и неизведанному. В этом плане превзошел большинство своих современников, что позволило ему стать ученым с мировым именем.

Информи́рованный по́иск (также эвристический поиск , англ. informed search, heuristic search ) - стратегия поиска решений в пространстве состояний , в которой используются знания, относящиеся к конкретной задаче. Информированные методы обычно обеспечивают более эффективный поиск по сравнению с неинформированными методами .

Информация о конкретной задаче формулируется в виде эвристической функции . Эвристическая функция на каждом шаге перебора оценивает альтернативы на основании дополнительной информации с целью принятия решения о том, в каком направлении следует продолжать перебор .

Эвристические функции [ | код ]

В контексте поиска в пространстве состояний, эвристическая функция (англ. heuristic function ) h (n ) определена на узлах дерева перебора следующим образом:

h (n ) = оценка стоимости наименее дорогостоящего пути от узла n до целевого узла.

Если n - целевой узел, то h (n ) = 0.

Узел для развёртывания выбирается на основе функции оценки (англ. evaluation function )

f (n ) = оценка стоимости наименее дорогостоящего пути решения, проходящего через узел n , f (n ) = g (n ) + h (n ),

где функция g (n ) определяет стоимость уже пройденного пути от начального узла до узла n .

Значения функций вдоль оптимального решения
f1(n) = g(n) + h1(n) - недопустимая эвристика
f2(n) = g(n) + h2(n) - допустимая, но не преемственная
f3(n) = g(n) + h3(n) - преемственная эвристика

Если эвристическая функция h (n ) никогда не переоценивает фактическую минимальную стоимость достижения цели (то есть является нижней оценкой фактической стоимости), то такая функция называется допустимой (англ. admissible ).

Если эвристическая функция h (n ) удовлетворяет условию

h (a ) ≤ cost (a , b ) + h (b ),

где b - потомок a , то такая функция называется преемственной (англ. consistent ).

Если f (n ) = g (n ) + h (n ) - функция оценки, h (n ) - преемственная функция, то функция f (n ) является монотонно неубывающей вдоль любого исследуемого пути. Поэтому преемственные функции также называются монотонными (англ. monotonic ).

Любая преемственная функция является допустимой, но не любая допустимая функция является преемственной.

Если h 1 (n ), h 2 (n ) - допустимые эвристические функции, и для любого узла n верно неравенство h 1 (n ) ≥ h 2 (n ), то h 1 является более информированной эвристикой, или доминирует над h 2 .

Если для задачи существуют допустимые эвристики h 1 и h 2 , то эвристика h (n ) = max(h 1 , h 2) является допустимой и доминирует над каждой из исходных эвристик .

Сравнение эвристических функций [ | код ]

При сравнении допустимых эвристик имеют значение степень информированности и пространственная и временная сложность вычисления каждой из эвристик. Более информированные эвристики позволяют сократить количество развёртываемых узлов, хотя платой за это могут быть затраты времени на вычисление эвристики для каждого узла.

Эффективный коэффициент ветвления (англ. effective branching factor ) - среднее число преемников узла в дереве перебора после применения эвристических методов отсечения . По эффективному коэффициенту ветвления можно судить о качестве используемой эвристической функции.

Идеальная эвристическая функция (например, таблица поиска ) всегда возвращает точные значения длины кратчайшего решения, поэтому дерево перебора содержит только оптимальные решения. Эффективный коэффициент ветвления идеальной эвристической функции близок к 1 .

Примеры задач поиска [ | код ]

В качестве моделей для испытания алгоритмов поиска и эвристических функций часто используются перестановочные головоломки - Пятнашки 3×3 , 4×4 , 5×5 , 6×6 , кубик Рубика , Ханойская башня с четырьмя стержнями .

В головоломке «Пятнашки» может быть применена эвристика h m , основанная на манхэттенском расстоянии . Более конкретно, для каждой плитки подсчитывается манхэттенское расстояние между её текущим положением и её положением в начальном состоянии; полученные величины суммируются.

Можно показать, что эта эвристика является допустимой и преемственной: за один ход её значение не может измениться более чем на ±1.

Конструирование эвристических функций [ | код ]

Ослабленная задача [ | код ]

Эвристическая функция h m , использующаяся для решения головоломки «Пятнашки», представляет собой нижнюю оценку длины оптимального решения. Помимо этого, h m (n ) - это точное значение длины оптимального решения упрощённой версии головоломки, в которой плитки можно передвигать в занятые позиции. В исходной головоломке присутствует ограничение «в одной клетке не должны находиться две и более плитки», которого нет в упрощённой версии. Задача с меньшим количеством ограничений на возможные действия называется ослабленной задачей (англ. relaxed problem ); стоимость решения ослабленной задачи является допустимой эвристикой для первоначальной задачи , так как любое решение первоначальной задачи является также решением ослабленной задачи.

Подзадача [ | код ]

Допустимая эвристика может быть основана на стоимости решения подзадачи (англ. subproblem ) исходной задачи. Любое решение основной задачи одновременно является решением каждой из её подзадач .

Подзадачей задачи решения головоломки «Пятнашки» может быть задача перемещения на свои места плиток 1, 2, 3 и 4. Стоимость решения этой подзадачи является допустимой эвристикой для исходной задачи.

Базы данных с шаблонами [ | код ]

Пример шаблона для головоломки «Пятнашки» изображён на рисунке справа: в определение подзадачи входят позиции семи фишек, находящихся в первом столбце и в первой строке. Количество конфигураций этого шаблона равно 16 ! 8 ! = 518918400 {\displaystyle {\dfrac {16!}{8!}}=518918400} . Для каждой из конфигураций база данных содержит минимальное количество ходов, необходимое для перевода этой конфигурации в целевую конфигурацию подзадачи, показанную на рисунке. Построение базы данных осуществляется методом обратного поиска в ширину .

Алгоритмы поиска [ | код ]

[ | код ]

Поиск по первому наилучшему совпадению (англ. best-first search ) представляет собой подход, в котором узел для развёртывания выбирается на основе оценочной функции f (n ). Для развёртывания выбирается узел с наименьшей оценкой.

Поиск A* [ | код ]

Поиск A* - наиболее известная разновидность поиска по первому наилучшему совпадению. В нём применяется оценка f (n ) стоимости наименее дорогостоящего пути решения, проходящего через узел n :

f (n ) = g (n ) + h (n ), где g (n ) - стоимость пути от начального узла до узла n , h (n ) - оценка стоимости пути от узла n до цели.

Если h (n ) никогда не переоценивает стоимость достижения цели (то есть является допустимой), то поиск A* является оптимальным.

IDA* [ | код ]

Алгоритм A* с итеративным углублением (iterative deepening A*, IDA* ) - применение идеи итеративного углубления в контексте эвристического поиска.

node текущий узел g стоимость начала решения root..node f оценка стоимости минимального пути через node h (node ) эвристическая оценка стоимости остатка пути node..goal cost (node , succ ) функция стоимости пути is_goal (node ) функция проверки цели successors (node ) функция развёртывания узла node procedure ida_star (root , cost (), is_goal (), h ()) bound := h (root ) loop t := search (root , 0, bound ) if t = FOUND then return FOUND if t = ∞ then return NOT_FOUND bound := t end loop end procedure function search (node , g , bound ) f := g + h (node ) if f > bound then return f if is_goal (node ) then return FOUND min := ∞ for succ in successors (node ) do t := search (succ , g + cost (node , succ ), bound ) if t = FOUND then return FOUND if t < min then min := t end for return min end function

MA* [ | код ]

SMA* [ | код ]

SMA* (англ.)

Ещё полностью не сформировалась.

Энциклопедичный YouTube

  • 1 / 5

    В Древней Греции под эвристикой понимали систему обучения, практиковавшуюся Сократом , когда учитель приводит ученика к самостоятельному решению какой-либо задачи, задавая ему наводящие вопросы. Понятие «эвристика» встречается в трактате греческого математика Паппа «Искусство решать задачи» (300 год н. э.).

    Долгое время в основе творчества лежали методы проб и ошибок, перебора возможных вариантов, ожидание озарения и работа по аналогии. Так, Томас Эдисон провел около 50 тысяч опытов, пока разрабатывал устройство щелочного аккумулятора. А об изобретателе вулканизированной резины Чарльзе Гудиер (Goodyear) писали, что он смешивал сырую резину (каучук) с любым попадавшимся ему под руку веществом: солью, перцем, сахаром, песком, касторовым маслом, даже с супом. Он следовал логическому заключению, что рано или поздно перепробует всё, что есть на земле и, наконец, наткнется на удачное сочетание .

    Однако со временем такие методы начали приходить в противоречие с темпами создания и масштабами современных объектов. Наиболее интенсивно поиском и разработкой эвристических методов занялись со второй половины XX века, причём не только посредством изучения приемов и последовательности действий инженеров и других творческих работников, но и на основе достижений психологии и физиологии мозга.

    Эвристические методы

    Эвристическими методами называются логические приемы и методические правила научного исследования и изобретательского творчества, которые способны приводить к цели в условиях неполноты исходной информации и отсутствия четкой программы управления процессом решения задачи .

    В узком смысле слова под эвристикой понимают интуитивные (неосознанные) методы решения задач, в том числе:

    • систему обучения, берущую свои истоки от сократовской майевтики (т. н. сократические беседы),
    • эвристические методы проектирования,
    • эвристический алгоритм , представляющий совокупность приёмов в поиске решения задачи, которые позволяют ограничить перебор.

    В настоящее время разработано и эффективно используется несколько десятков эвристических методов. Универсальных среди них нет, и в каждой конкретной ситуации рекомендуют пробовать применять ряд методов, поскольку основное их предназначение заключается в активизации творческой деятельности. Это достигается следующими мерами:

    • преодоление психологической инерции, обусловленной привычными образом мышления и типовыми методами решения задач определенного класса. Замечено, что около 80 % нововведений вначале специалистами отрицается как нереальные. Инерцию развивают и усиливают:
      • рецептурное обучение и проектирование по аналогии;
      • подсознательная вера в то, что каждая вещь и явление служат строго определенной цели;
      • (техническая) терминология. Ф.Энгельс писал: «В науке каждая новая точка зрения влечет за собою революцию в технических терминах»;
    • мобилизация подсознания.
    • расширение перспектив видения, чему препятствует чрезмерная специализация образования и узкопрактический подход. Необходимо применение разнообразных методов, расширение области поиска новых идей и увеличение их количества.

    Эвристические модели

    Эвристика как наука занимается построением эвристических моделей процесса поиска оригинального решения задачи. Существуют следующие типы таких моделей:

    • модель слепого поиска, которая опирается на метод проб и ошибок;
    • лабиринтная модель, в которой решаемая задача рассматривается как лабиринт, а процесс поиска решения - как блуждание по лабиринту;
    • структурно-семантическая модель, которая исходит из того, что в основе эвристической деятельности по решению задачи лежит принцип построения системы моделей, которая отражает семантические отношения между объектами, входящими в задачу.

    Особенности эвристической деятельности

    Эвристические методы и моделирование присущи только человеку и отличают его от искусственных интеллектуальных (мыслящих) систем. В настоящее время к сфере человеческой деятельности относят:

    • постановку задачи;
    • выбор методов её решений и построение (разработка) моделей и алгоритмов, выдвижение гипотез и предположений;
    • осмысление результатов и принятие решений.

    Стоит отметить, что важной особенностью именно человеческой деятельности является наличие в ней элемента случайности: необъяснимые поступки и сумасбродные решения часто лежат в основе оригинальных и неожиданных идей.

    Однако с развитием вычислительной техники выполнение всё большего числа функций берут на себя автоматические системы, при этом выполняя работу быстрее и эффективнее человека. Задача человека как homo sapiens, прежде всего, совершенствоваться в эвристических процедурах , а не в выполнении алгоритмизированных операций, чтобы впоследствии не оказаться вытесненным «разумной» техникой.

    Результаты эвристической деятельности

    В науке и технике выделяют следующие результаты эвристической (творческой) деятельности:

    • открытие , то есть установление ранее неизвестных объективных закономерностей, свойств и явлений материального мира с обязательным экспериментальным подтверждением. Открытие, в основном, является продуктом научной деятельности, но решающим и революционным образом определяет развитие техники. На открытие существует приоритет (право первенства), но нет права собственности на использование;
    • изобретение , то есть новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи, которое не является очевидным следствием известных решений. Изобретение относится к объектам интеллектуальной собственности и защищается патентным правом (главным образом - в виде предоставления патентообладателю исключительного права на использование изобретения). Содержание изобретения публикуется. Изобретателю выдается патент , свидетельствующий о его праве и приоритете на изобретение (в России ранее вместо патента выдавали авторское свидетельство). Исключительное право может быть уступлено (продано). Изобретение может быть использовано в коммерческих целях только с разрешения патентообладателя на основе лицензионного договора ;
    • рационализаторское предложение , то есть предложение по улучшению конструкции реального изделия или процесса его изготовления, не содержащее существенно новых решений (с недостаточно существенными отличиями) и с незначительной эффективностью. Часто в качестве рацпредложения оформляют применение решения, неизвестного на данном предприятии, но известного в других местах (но следует быть осторожным с возможным нарушением авторских прав). Понятие рацпредложения существует всего в нескольких странах как способ поощрения изобретательства и вовлечения в него широкого круга работников предприятия;
    Рекомендуем почитать